電力自動化繼電保護安全技術的應用與研究

黃大立

(中能祥瑞電力工程有限公司，福建 福州 350001)

電力自動化繼電保護作為電力系統的重要組成部分， 在國家電力事業的安全發展中扮演著重要角色。因此，加強電力自動化繼電保護安全管理的研究尤為重要。相關技術人員，要結合具體工作實際，科學地總結更加高效的工作機制，從而優化機電安全保護方式，提高繼電保護工作質量，進一步推進電力自動化繼電保護安全技術發展。

1 電力自動化繼電保護工作原理與基本要求

1.1 繼電保護裝置工作原理

在應用繼電保護裝置時，如果遇到系統問題，所形成的突變物理量會轉化為信息量，當上述變量積累到一定值，則會啟動邏輯控制環境，對脈沖及其信號進行分析。繼電設備主要構成部分為測量、執行和邏輯模塊等。其中測量模塊主要能夠接收信號，通過對信號的數值進行測量和分析定值，來獲得相應的結果，再將結果傳輸給邏輯模型。邏輯模塊的功能是對獲取的結果進行分析，通過計算來分析邏輯數值，在既定的范圍傳遞和處理動作信號，并執行模塊，此后形成相應的動作信號。

1.2 電力系統繼電保護裝置的要求

在電力系統內使用繼電設備能夠發揮其高穩定性和高效性等特征。在系統中使用繼電保護裝置，可通過裝置來及時斷開出現故障的元件，從而避免電力故障范圍的擴大。高效性則指在出現問題時，保護裝置可及時對故障元件相關正常的線路進行斷開處理，及時針對存在故障的線路進行故障排除。這便需要保護裝置具備更高的反應靈敏度，可基于靈敏系統來分析和衡量故障。穩定性則指系統在既定范圍對故障的反應情況，并科學處理故障點，保證系統的順利運行。

2 電力系統對繼電保護自動化技術的應用

2.1 線路接地保護的應用

通過實踐可知，對于不同的線路也需使用不同的接地方式，多數接地保護方式運用大電流和小電流方式進行處理。大電流接地便是在系統發生故障時，在第一時間將電源切斷，這樣便可保障電力系統不會受到損傷。小電流保護則是在出現故障時，及時進行報警提示。如果電流系統發生單相的接地故障，小電阻系統本身電流值較小，則可作為有效的接地系統。小電流接地模式也可分為下述兩種類型：

(1) 零序電壓。如果電力系統運行穩定，則不會在系統中發生零序電壓的問題。如果系統發生故障，則會導致零序電壓問題的發生。可采用繼電保護技術來對系統進行處理，在較短的時間內完成零序電壓的處理工作，及時將信號發出。工作人員在獲得信號后便會采取有效措施進行技術處理。

(2) 零序電流。如果電力系統出現問題，便會導致零序電流上升。此時繼電保護技術的作用便不再明顯，需及時斷電，從而對電力系統提供保障。在電力系統發生故障后，零序電流將沿電纜流入到故障點位置，此時進入電流互感器后再接地。該種模式能夠有效避免信號受到影響，降低出現問題的幾率。

2.2 發電機繼電保護

(1) 重點保護。電力系統運行期間常見的故障為定子組匝間發生短路，一旦出現問題便會導致發電機溫度上升過快，破壞發電機的絕緣層，導致設備難以正常運行，影響發電機功能發揮的穩定性。一旦發電機發生故障情況，則需針對保護匝間安裝相關的裝置，以此避免再次出現故障。在繼電保護裝置運行期間，需對發電機進行保護。導致發電機出現問題的主要原因是單向接地電流在標準數值之外，而安裝在系統中的接地裝置便可發揮保護作用，避免發電機受到性能損傷。

(2) 備用保護。發電機處于低負荷狀態，會發生絕緣擊穿的情況，如果出現上述問題，則需借助保護裝置進行斷電處理，提升對電壓的保護效果，并發出警示信息，對發電機進行保護，避免發生短路等問題。在使用相關保護技術時，電壓保護能夠確保技術人員及時發現短路情況，避免發電機受到二次損害。

2.3 變壓器繼電保護

在變壓器運行當中應用繼電保護技術，需全面衡量電壓等級等條件，將其作為重要的參考依據。在對設備進行選擇時，需重點解決存在的問題，具體可通過科學的計算方法來處理差動保護方面的問題。當前，應用到變壓器的保護技術類型有下述幾種。

(1) 接地保護。在對自接變壓器進行處理時，需借助機電技術完成相應的保護工作，可對接地兩側的零序電流實施保護，如果無接地變壓器，則需采取零序電壓的方式進行保護。

(2) 瓦斯保護。如果變壓器的油箱發生問題，在特殊環境下，絕緣材料會受到電弧分解的影響，經過與油的融合作用生成有害性氣體。如果不對上述氣體進行科學處理，會有爆炸的風險，甚至會對人員的安全構成威脅，難以保障電力系統安全運轉。對此可運用繼電保護裝置對故障問題進行排查，應用繼電保護技術來對油箱進行控制和保護，發現問題及時斷電，并發出警告信息，對故障進行有效處置。

(3) 短路保護。在變壓器使用當中，短路問題出現的頻率較高，而且會直接影響到變壓器的運行效果。應用繼電器的保護技術來有效處理短路問題，即涉及過電流和抗阻繼電保護等方面內容。電流保護便是集中安裝變壓器電源兩側的電源。在對電流元件進行安裝時，繼電保護裝置對變壓器電源進行切斷處理，從而提升系統的穩定性。對抗阻進行保護時，變壓器的抗阻能夠在一定程度上發揮保護的功能，通過變壓器的抗阻元件能夠提高繼電保護功能的效果。

2.4 母線繼電保護

在具體應用繼電保護技術時，會在一定程度上受到母線保護。母線是繼電保護技術的核心要素，主要應用于相位和差動繼電保護等方面。具體實踐中，可運用對比相位的方法來處理，以此提高母線的穩定效果和使用的質量，從而凸顯系統的穩定性。實施差動繼電保護時，需對母線元件進行合理設計，科學處理電流互感設備，從而提高保護的效果。在對電流互感設備進行設置時，需保證其變化具有統一性，從而能夠突出電流互感器的優勢功能。

對電流互感器進行設置后，需進一步采取科學的措施進行處理，在系統母線的差動區合理設置互感設備。對母線的大電流接地處理期間，可通過三相鏈接來優化母線的繼電保護效果。在實施母線小電流接地時，需將母線的繼電保護與大電流接地保護相區分，重點在于科學處理兩相鏈接的使用和相間斷線的作用，從而發揮繼電保護技術對母線功能發揮的輔助效果。

3 電力自動化繼電保護系統應用要點

3.1 兩級極差保護配置

如果要在較短的時間內排查到故障點，壓縮維修時間，則需運用兩級差的保護設備，從而提高故障的處理效果，減少資源和費用的投入。在應用兩級差保護裝置時，需細致開展下述工作內容：首先，需選擇適合的開關類型。斷路器的開關為用戶開關，負荷開關需應用到主干線位置；其次，需設置保護動作的延長時間。通常需將變電站出線位置的斷路器開關保護時間設置為200～250 ms。這樣便能夠在較短的時間內排查出故障位置，從而節約維修所時間，提升故障的處理效果，此外還可有效避免發生跳閘的現象。斷路器上設置了多級極差保護措施，如在支線上發生故障，便可及時進行斷電處理，避免與其他線路段產生關聯；最后，由于運用斷路器的成本相對較高，在主干線位置選擇設置負荷開關，也可降低資源的消耗量。

3.2 故障集中處理措施

處理故障時需具有更強的針對性，由于主干線路的類型具有較為明顯的差異，因此對處理不同類型的故障也需采取適合的措施。一般來講主干線的類型為架空饋線，相關人員需依據下述程序對故障進行排查和處理：第一，如果故障點在饋線中，則處于變電站出線位置的斷路開關便會自動跳閘，這樣便可自動隔離由于故障產生的電流；第二，在延時0.5 s后，如斷路器的開關順利完成重合，則可判斷不是突發問題，如果無法重合，則說明不是長久類故障；第三，阻斷配電會獲得開關的相應故障數據信息，并將其發送到主站，隨后主站可對獲取的信息進行科學處理，并對故障的具體位置和類型進行判斷；第四，如果是突發性故障，則需在故障處理記錄數據中將本次故障的數據信息一并記錄，以此作為后續處理類似故障的參考。如果屬于長久類的故障類型，則相關人員便需全面掌握故障附近的所有開關閘，對發生故障的線路和相關路線進行阻斷處理，此外還需將相關數據信息傳輸到相關的變電站，保證變電站的斷路設備全部開關均進行合閘，從而保證供電的持續性和穩定性。當工作人員完成全部的處理工作后，需對相關數據進行保留，如記錄故障類型和位置等信息內容。這樣才能在完成電力供應后，如果配電網再發生類似的故障情況，便可依據記錄的數據信息作出有效判斷。

3.3 智能告警與事故信息處理技術

對繼電保護設備的警告和信息處理技術進行優化升級，可明顯提升變電運行的穩定性。可應用該技術手段實現對變電站的實時監控，這樣可在第一時間發現可能存在的故障，并采取科學的措施進行處理。工作人員能夠及時依據警告提示信息來組織維修等活動，這樣便可避免系統長期處于異常狀態，對相關設備的運行效果產生不利影響。此外可通過運用該技術可為技術人員提供更為可靠的數據信息，再對類似故障進行處理時，技術人員便可借助以往的數據作為參考，在最短的時間內排除故障，保障變電運行的效果。

3.4 干擾信號屏蔽方法

對干擾信號進行屏蔽，首先需依據不同線纜材料的類型選擇適合的方式。在電力系統發展過程中，已經開發出絕緣層工作線纜，且應用率較高。這種線纜可有效避免感應雷和直擊雷等自然災害的危害，降低可能受到的損失。其次對繼電保護裝置采取保護措施，需針對設備的運行方案和效果進行研究，對當前系統的環境抵抗效果和相關檢測結果進行分析，從而保證系統運行的質量。在實施具體工作時，可嘗試在區域內設置局域網，并在運行期間排除周圍產生的干擾信號，從而降低配電系統所形成的負面影響。最后需保證構建的專業體系能夠長時間發揮穩定的維護效果，有效排除信號的不利影響，此后才能確保系統可高效完成參數的獲取工作。

4 結語

通過實踐分析得知，要提升電力自動化繼電保護研究能力，提高電力自動化繼電保護安全技術應用效率，技術人員需重視創新技術應用方法，科學地進行技術應用實踐，全面掌握技術應用要點，才能進一步為電力自動化繼電保護工作開展提供有效技術保證。